[Java] Lecture - Day 9

🖥 Basic Java - Day 9

👉🏻 [Chapter 06] 모듈과 패키지 개념, 자바 패키지 활용

패키지와 모듈

• Package
  • 서로 관련된 클래스와 인터페이스를 컴파일한 클래스 파일(.class) 들을 묶어 놓은 디렉터리
  • 하나의 응용 프로그램은 한 개 이상의 패키지로 작성
  • 패키지는 jar 파일로 압축 가능
  • 패키지 개념과 필요성
    • 3명이 분담하여 자바 응용 프로그램을 개발하는 경우, 동일한 이름의 클래스가 존재할 가능성이 있음
      • 합칠 때 오류 발생 가능성
      • 개발자가 서로 다른 디렉터리로 코드를 관리하여 해결함
• Module
  • JDK 9부터 패키지들을 모듈 단위로 묶어 제공
  • 여러 패키지와 이미지 등의 자원을 모아 놓은 컨테이너
  • 하나의 모듈을 하나의 .jmod 파일에 저장
• Java 9부터 모듈화 도입
  • 플랫폼의 모듈화
    • Java 9부터 자바 API의 모든 클래스들을 패키지 기반에서 모듈들로 완전히 재구성
      • 자바 API를 여러 모듈(99개)로 분할
    • Java 8까지는 rt.jar의 한 파일에 모든 API 저장
  • 응용 프로그램의 모듈화
    • 클래스들은 패키지로 만들고, 다시 패키지를 모듈로 만듦
    • 모듈 프로그래밍은 어렵고 복잡하므로 기존 방식으로 프로그램 작성
• 모듈의 현실
  • Java 9부터 전면적으로 도입
  • 복잡한 개념
  • 큰 자바 응용 프로그램에는 개발, 유지보수 등에 적합
  • 현실적으로 모듈로 나누어 자바 프로그램을 작성할 필요가 없음

자바 API의 모듈 파일들

• 자바 JDK에 제공되는 모듈 파일들
  • 자바가 설치된 jmods 디렉터리에 모듈 파일 존재
    • .jmod 확장자를 가진 파일
    • jdk 10의 경우 99개 모듈 파일
    • 모듈 파일은 zip 포멧으로 압축된 파일
• 모듈 파일에는 자바 API의 패키지와 클래스들이 들어 있음
• jmod 명령을 이용하여 모듈 파일에 들어 있는 패키지를 풀어낼 수 있음

패키지 사용하기, import 문

• 다른 패키지에 작성된 클래스 사용
  • import를 이용하지 않는 경우
    • java.util.Scanner sc = new java.util.Scanner(System.in);
    • 소스에 클래스 이름의 완전 경로명 사용
  • 필요한 클래스만 import
    • 소스 시작 부분에 클래스의 경로명 import
    • import java.util.Scanner;
    • 소스에는 클래스 명만 명시하면 됨
  • 패키지 전체를 import
    • 소스 시작 부분에 패키지의 '경로명.*' import
    • import java.util.*;
    • 소스에는 클래스 명만 명시하면 됨
    • java.util 패키지 내의 모든 클래스만을 지정, 하위 패키지의 클래스는 포함하지 않음

패키지 만들기

• 클래스 파일(.class)이 저장되는 위치는?
  • 클래스나 인터페이스가 컴파일되면 클래스 파일 생성
  • 클래스 파일은 패키지로 선언된 디렉터리에 저장

// Tools 클래스의 경로명은 UI.Tools가 됨
package UI; // 아래 Tools를 컴파일하여 UI 패키지(UI 디렉터리)에 저장할 것 지시
public class Tools {
    ...
}

package Graphic; // 아래 Line 클래스를 Graphic 패키지에 저장
import UI.Tools; // UI.Tools 클래스의 경로명 임포트
public class Line extends Shape {
    public void draw() {
        Tools t = new Tools();
    }
}

• 패키지 선언
  • 소스 파일의 맨 앞에 컴파일 후 저장될 패키지 지정
    • package 패키지명;

디폴트 패키지

• package 선언문이 없는 자바 소스 파일의 경우
  • 컴파일러는 클래스나 인터페이스를 디폴트 패키지에 소속시킴
  • 디폴트 패키지 : 현재 디렉터리

자바 플랫폼의 모듈화

• 자바 플랫폼
  • 자바의 개발 환경(JDK)과 자바의 실행 환경(JRE)을 지칭
    • Java SE(자바 API) 포함
  • 자바의 API의 모든 클래스가 여러 개의 모듈로 재구성됨
  • 모듈 파일은 JDK의 jmods 디렉터리에 저장하여 배포
• 모듈 파일로부터 모듈을 푸는 명령
  • jmod extract "jmod 파일 경로명"
    • 현재 디렉터리에 모듈이 풀림

모듈 기반의 자바 실행 환경

• 자바 API 클래스의 컨테이너
  • Java 8까지
    • rt.jar의 단일체에 자바 API의 패키지들을 모두 담음
  • Java 9 이후
    • rt.jar를 버렸음
    • 자바 API를 많은 수(99개)의 모듈 파일에 나누어 저장
• 디폴트 실행 환경
  • Java 8까지
    • 실행되는 컴퓨터에 rt.jar 설치(rt.jar의 크기가 큼)
  • Java 9 이후
    • modules(JRE의 lib 밑에) 비공개 파일(109mb)에 모듈 저장
    • 응용 프로그램 실행 시 modules 파일에서 필요한 모듈 및 클래스 로딩
• 맞춤형 실행 환경(custom JRE)
  • Java 8까지
    • 없음
    • 소형 기기에 rt.jar를 설치할 수 없는 한계
  • Java 9 이후
    • 맞춤형 실행 환경 구축 가능
    • jlink 명령을 이용해 응용 프로그램의 실행에 필요한 모듈들로 실행 환경 구축 가능
    • 메모리가 열악한 소형 기기에도 응용 프로그램 실행 가능
      • DB 액세스가 필요 없고 오직 기본 자바 API만 필요한 소형 IoT 장치에는 java.base 모듈만 있으면 됨

JDK의 주요 패키지

• java.lang
  • 스트링, 수학 함수, 입출력 등 자바 프로그래밍에 필요한 기본적인 클래스와 인터페이스
  • 자동으로 import 됨
• java.util
  • 날짜, 시간, 벡터, 해시맵 등과 같은 다양한 유틸리티 클래스와 인터페이스 제공
• java.io
  • 키보드, 모니터, 프린트, 디스크 등에 입출력을 할 수 있는 클래스와 인터페이스 제공
• java.awt
  • GUI 프로그램을 작성하기 위한 AWT 패키지
• javax.swing
  • GUI 프로그램을 작성하기 위한 스윙 패키지

Object 클래스

• 모든 자바 클래스는 반드시 Object를 상속받도록 자동 컴파일
  • 최상위 클래스, 모든 클래스의 슈퍼 클래스
  • 모든 클래스가 상속받아 사용할 공통 기능(메소드) 포함
  • java.lang 패키지에 속함
• 주요 메소드
  • boolean equals(Object obj)
    • obj가 가리키는 객체와 현재 객체를 비교하여 같으면 true 리턴
  • Class getClass()
    • 현 객체의 런타임 클래스를 리턴
    • Class 객체의 getName() 메소드는 객체의 클래스 이름 리턴
  • int hashCode()
    • 현 객체에 대한 해시 코드 값 리턴
    • 해시 코드 : 객체가 생성될 때 객체를 유일하게 식별할 수 있게 부여되는 정수 id 값
  • String toString()
    • 현 객체에 대한 문자열 표현을 리턴
    • 클래스 정의 시 toString()을 오바라이딩하여 자신만의 문자열 리턴 가능
    • 컴파일러에 의한 toString() 자동 변환
      • 객체 + 문자열 -> 객체.toString() + 문자열 로 자동 변환
      • 객체를 단독으로 사용하는 경우 -> 객체.toString() 으로 자동 변환
  • void notify()
    • 현 객체에 대해 대기하고 있는 하나의 스레드를 깨움
  • void notifyAll()
    • 현 객체에 대해 대기하고 있는 모든 스레드를 깨움
  • void wait()
    • 다른 스레드가 깨울 때까지 현재 스레드를 대기하게 함

객체 비교(==)와 equals() 메소드

Point a = new Point(2,3);
Point b = new Point(2,3);
Point c = a;
if (a==b) System.out.println("a==b"); // false
if (a==c) System.out.println("a==c"); // true

• == 연산자
  • 객체 레퍼런스 비교

String a = new String("Hello");
String b = new String("Hello");
if (a==b) System.out.println("a==b");
if (a.equals(b)) System.out.println("a와 b는 둘 다 Hello입니다.");

• boolean equals(Object obj)
  • 두 객체의 내용물 비교
  • 객체의 내용물을 비교하기 위해서는 클래스 작성자가 클래스에 equals() 메소드를 오버라이딩해야 함
    • String 클래스는 문자열이 같은지 비교하는 equals 메소드를 오버라이딩하여 가지고 있음

class Point {
    int x, y;
    public Point(int x, int y) {
        this.x = x; this.y = y;
    }
    public boolean equals(Object obj) {
        Point p = (Point)obj; // obj를 Point 타입으로 다운캐스팅
        if(x==p.x&&y==p.y) return true;
        else return false;
    }
}

public class EqualsEx {
    public static void main(String[] args) {
        Point a = new Point(2,3);
        Point b = new Point(2,3);
        Point c = new Point(3,4);
        if(a==b) System.out.println("a==b");
        if(a.equals(b)) System.out.println("a is equal to b");
        if(a.equals(c)) System.out.println("a is equal to c");
    }
}

// Result
a is equal b

• equals() 메소드 예제

Wrapper 클래스

• Wrapper 클래스
  • 자바의 기본 타입을 클래스화한 8개 클래스를 통칭
    • 기본 타입 : Wrapper 클래스
      • byte : Byte
      • short : Short
      • int : Integer
      • long : Long
      • char : Character
      • float : Float
      • double : Double
      • boolean : Boolean
• 용도
  • 객체만 사용할 수 있는 컬렉션 등에 기본 타입의 값을 사용하기 위해 -> Wrapper 객체로 만들어 사용

Integer i = Integer.valueOf(10);
Double f = Double.valueOf(3.14);
...

• 기본 타입의 값으로 Wrapper 객체 생성

Integer i = Integer.valueOf("10");
Double f = Double.valueOf("3.14");
...

• 문자열로 Wrapper 객체 생성

Float f = Float.valueOf((double)3.14);

• Float 객체는 double 타입의 값으로 생성 가능

Wrapper 주요 메소드

• 가장 많이 사용하는 Integer 클래스의 주요 메소드
  • 다른 Wrapper 클래스의 메소드는 이와 유사
  • static int bitCount(int i)
    • 정수 i의 이진수 표현에서 1의 개수 리턴
  • float floatValue()
    • 해당 타입으로 값 리턴
  • int intValue()
    • 해당 타입으로 값 리턴
  • long longValue()
    • 해당 타입으로 값 리턴
  • short shortValue()
    • 해당 타입으로 값 리턴
  • static int parseInt(String s)
    • 스트링 s를 10진 정수로 변환한 값 리턴
  • static int parseInt(String s, int radix)
    • 스트링 s를 지정된 진법의 정수로 변환한 값 리턴
  • static String toBinaryString(int i)
    • 정수 i를 이진수 표현으로 변환한 스트링 리턴
  • static String toHexString(int i)
    • 정수 i를 16진수 표현으로 변환한 스트링 리턴
  • static String toOctalString(int i)
    • 정수 i를 8진수 표현으로 변환한 스트링 리턴
  • static String toString(int i)
    • 정수 i를 스트링으로 변환하여 리턴

박싱과 언박싱

• boxing
  • 기본 타입의 값을 Wrapper 객체로 변환하는 것
• unboxing
  • Wrapper 객체에 들어 있는 기본 타입의 값을 빼내는 것
  • 박싱의 반대

Integer ten = 10; // 자동 방식. Integer ten = Integer.valueOf(10); 로 자동 처리
int n = ten; // 자동 언박싱. int n = ten.intValue(); 로 자동 처리

• 자동 박싱과 자동 언박싱
  • JDK 1.5부터 박싱과 언박싱은 자동으로 이루어지도록 컴파일됨

String의 생성과 특징

• String 클래스는 문자열을 나타냄
• 스트링 리터럴(문자열 리터럴)은 String 객체로 처리됨

String str1 = "abcd";
char data[] = {'a', 'b', 'c', 'd'};
String str2 = new String(data)
String str3 = new String("abcd");

• 스트링 객체의 생성 사례

스트링 리터럴과 new String()

• 스트링 리터럴
  • 자바 가상 기계 내부에서 리터럴 테이블에 저장되고 관리됨
  • 응용 프로그램에서 공유됨
• new String()으로 생성된 스트링
  • 스트링 객체는 힙에 생성
  • 스트링은 공유되지 않음
• 스트링 객체는 수정 불가능
  • 리터럴 스트링이든 new String()으로 생성했든 객체의 문자열은 수정 불가
• 스트링 비교
  • 두 스트링을 비교할 시 반드시 equals() 사용

String 주요 메서드

• char charAt(int index)
  • index 인덱스에 있는 문자 값 리턴
• int codePointAt(int index)
  • index 인덱스에 있는 유니코드 값 리턴
• int compareTo(String anotherString)
  • 두 스트링을 사전적 순서를 기준으로 비교
  • 두 스트링이 같으면 0, 현 스트링이 anotherString보다 먼저 나오면 음수, 아니면 양수 리턴
• String concat(String str)
  • str 스트링을 현재 스트링 뒤에 덧붙인 스트링 리턴
• boolean contains(CharSequence s)
  • s에 지정된 문자들을 포함하고 있으면 true 리턴
• int length()
  • 스트링의 길이(문자 개수) 리턴
• String replace(Charsequence target, Charsequence replacement)
  • target이 지정하는 일련의 문자들을 replacement가 지정하는 문자들로 변경한 스트링 리턴
• String[] split(String regex)
  • 정규식 regex에 일치하는 부분을 중심으로 스트링을 분리하고 분리된 스트링을 배열에 저장하여 리턴
• String substring(int beginIndex)
  • beginIndex 인덱스부터 시작하는 서브 스트링 리턴
• String toLowerCase()
  • 소문자 변경 스트링 리턴
• String toUpperCase()
  • 대문자 변경 스트링 리턴
• String trim()
  • 스트링 앞뒤의 공백 문자들을 제거한 스트링 리턴

String 활용

• 스트링 비교, equals()와 compareTo()
  • 스트링 비교에 == 연산자 절대 사용 금지
  • equals()
    • 스트링이 같으면 true, 아니면 false 리턴
  • int compareTo(String anotherString)
    • 문자열이 같으면 0 리턴
    • 이 문자열이 anotherString 보다 사전에 먼저 나오면 음수 리턴
    • 이 문자열이 anotherString 보다 사전에 나중에 나오면 양수 리턴
• 공백 제거
  • String trim()
    • 키보드나 파일로부터 스트링 입력 시, 스트링 앞 뒤 공백이 끼는 경우가 많음
    • 해당 메서드 사용 시 스트링 앞 뒤에 있는 공백 제거

StringBuffer 클래스

• 가변 스트링을 다루는 클래스

StringBuffer sb = new StringBuffer("java");

• StringBuffer 객체 생성

StringBuffer sb = new StringBuffer("This");
sb.append(" is pencil.");   // sb = "This is pencil."
sb.insert(7, " my");    // sb = "This is my pencil."
sb.replace(8, 10, "your");  // sb = "This is your pencil."
System.out.println(sb); // "This is your pencil." 출력

• String 클래스와 달리 문자열 변경 가능
  • 가변 크기의 버퍼를 가지고 있어 문자열 수정 가능
  • 문자열의 수정이 많은 작업에 적합

StringTokenizer 클래스

• 구분 문자를 기준으로 문자열을 분리하는 클래스
  • 구분 문자(delimiter) : 문자열을 구분할 때 사용되는 문자
  • 토큰(token) : 구분 문자로 분리된 문자열

String query = "name=hwabee&addr=seoul&age=23";
StringTokenizer st = new StringTokenizer(query, "&");

• countTokens() : 토큰 개수 알아내기
• nextToken() : 다음 토큰 얻어내기
• hasMoreTokens() : StringTokenizer 클래스 객체에서 다음에 읽어 들일 token이 있으면 true, 없으면 false를 리턴
• 구분 문자에 "&=" 처럼 두 개를 줄 수 있음

Math 클래스

• 기본 산술 연산 메소드를 제공하는 클래스
• 모든 메소드는 static으로 선언
  • 클래스 이름으로 호출 가능
  • Math.abs(-3.14) : 3.14
    • 절댓값 구하기
  • Math.sqrt(9.0) : 3.0
    • 제곱근 구하기
  • Math.exp(2) : 7.389056...
    • $e^2$
  • Math.round(3.14) : 3
    • 반올림
• Math.random() 메소드로 난수 발생
  • random()은 0보다 크거나 같고 1.0보다 작은 실수 난수 발생

for(int x=0; x<10; x++) {
    int n = (int)(Math.random()*100 + 1);   // 1 ~ 100까지의 랜덤 정수 발생
    System.out.println(n);
}

• 1에서 100까지의 랜덤 정수 10개를 발생시키는 코드

Random r = new Random();
int n = r.nextInt();    // 음수, 양수, 0 포함, 자바의 정수 범위 난수 발생
int m = r.nextInt(100); // 0에서 99 사이(0과 99 포함)의 정수 난수 발생

• java.util.Random 클래스를 이용하여 난수 발생 가능